一、引子前阵子教同事算河道边坡的抗滑稳定结果越教问题越多遂滚去查规范于是发现之前简直就是在瞎干。本文着重介绍一下使用理正计算河道边坡抗滑稳定过程中相关抗剪强度参数的选取。二、不同试验方法得出的抗剪强度想详细了解的同学请移步路堤稳定验算中相关抗剪强度参数的选取。简单概括一下检测土体抗剪强度的试验方式主要有以下3种①直剪试验包括快剪、固结快剪、慢剪②三轴剪切试验包括不固结不排水剪UU、固结不排水剪CU、固结排水剪CD③十字板剪切试验用于测定饱和软粘性土不排水抗剪强度具体异同见下表对比项目直剪试验三轴剪切试验十字板剪切试验试验原理将土样置于剪切盒中施加法向压力后沿预定水平剪切面直接施加剪力直至破坏。将圆柱形试样包封在橡皮膜内先施加周围压力 σ₃再施加轴向偏应力 (σ₁−σ₃) 直至破坏。将十字板头压入土中旋转测出使土体沿圆柱面剪损所需扭矩换算抗剪强度。试样与仪器剪切盒上、下盒方形或圆形试样设备简单、操作方便。三轴压力室、量测系统圆柱试样需橡皮膜、透水石及孔隙水压力量测装置。十字板剪切仪现场原位不需取样制样。排水条件控制通过剪切速率近似模拟快剪不排水、固结快剪固结后不排水、慢剪排水不能精确控制排水。可精确控制排水阀门实现不固结不排水剪UU、固结不排水剪CU、固结排水剪CD。现场快速剪切基本属于不排水条件不测孔隙水压力。应力状态剪切面固定剪应力、法向应力分布不均匀主应力方向在剪切过程中旋转。应力状态较均匀属轴对称应力可测定 σ₁、σ₃ 及孔隙水压力变化。假设土体沿十字板旋转形成的圆柱面发生剪切应力状态较复杂按平均抗扭强度计算。测定指标黏聚力 c、内摩擦角 φ总应力或有效应力指标。总应力指标c、φ有效应力指标 c、φ还可测定孔隙水压力系数、应力–应变关系。不排水抗剪强度 su十字板强度其最终结果直接是抗剪强度值。适用土类砂土、粉土、黏性土等对渗透性很低的软黏土快剪结果代表性较差。几乎所有土类尤其适用于黏性土、饱和软土及需要有效应力分析的重要工程。主要适用于饱和软黏土、淤泥、泥炭等难以取样的软弱土层。试验周期快剪很快数十分钟固结快剪、慢剪需固结时间总体较快。UU 较快CU/CD 需固结和剪切控制排水周期长尤其是 CD。现场测试单个测点一般几分钟至十几分钟。主要优点设备简单、操作便捷、成本低、普及率高便于大量常规试验。应力条件接近实际可精确控制排水与量测孔压指标可靠性高。原位测试少受取样扰动影响直接获得软土不排水强度快速经济。主要缺点剪切面人为固定应力分布不均排水条件不易精确控制面积修正麻烦。设备复杂、试样制备要求高、试验周期长、费用高。仅给出 su不能区分 c、φ受土层各向异性、扭转速率影响对硬土、砂砾土不适用。典型应用常规边坡稳定、地基承载力、挡土墙土压力计算的 c、φ 取值。大坝、深基坑、软基处理、地震液化分析等需要有效应力法或精确参数的项目。软土地基上路堤、堤防、基坑的稳定性评价现场快速判定软土强度。三、土质边坡抗剪强度确定根据《水利水电工程边坡设计规范》SL 386—2007附录C对粘性土边坡抗剪强度指标的测定和应用方法可按下表选取3.1 施工开挖和水位降落工况在此工况下宜采用有效应力法和总应力法同时计算抗剪强度最终选取较小的稳定安全系数。3.2 稳定渗流工况采用有效应力指标这里是重灾区看到过不止一次地质章节只列了直剪和固结快剪的总应力指标但稳定渗流工况的安全系数就这么水灵灵出来了。在这里讨论一下用总应力指标代替有效应力指标的问题①对于正常固结的黏土来说一般总应力指标低于有效指标借用会低估强度偏安全但不经济②对于超固结/剪胀土剪切时产生负孔压固结快剪强度可能高于真实有效强度导致不安全。3.3 填筑施工期类比3.1略。
一、引子前阵子教同事算河道边坡的抗滑稳定结果越教问题越多遂滚去查规范于是发现之前简直就是在瞎干。本文着重介绍一下使用理正计算河道边坡抗滑稳定过程中相关抗剪强度参数的选取。二、不同试验方法得出的抗剪强度想详细了解的同学请移步路堤稳定验算中相关抗剪强度参数的选取。简单概括一下检测土体抗剪强度的试验方式主要有以下3种①直剪试验包括快剪、固结快剪、慢剪②三轴剪切试验包括不固结不排水剪UU、固结不排水剪CU、固结排水剪CD③十字板剪切试验用于测定饱和软粘性土不排水抗剪强度具体异同见下表对比项目直剪试验三轴剪切试验十字板剪切试验试验原理将土样置于剪切盒中施加法向压力后沿预定水平剪切面直接施加剪力直至破坏。将圆柱形试样包封在橡皮膜内先施加周围压力 σ₃再施加轴向偏应力 (σ₁−σ₃) 直至破坏。将十字板头压入土中旋转测出使土体沿圆柱面剪损所需扭矩换算抗剪强度。试样与仪器剪切盒上、下盒方形或圆形试样设备简单、操作方便。三轴压力室、量测系统圆柱试样需橡皮膜、透水石及孔隙水压力量测装置。十字板剪切仪现场原位不需取样制样。排水条件控制通过剪切速率近似模拟快剪不排水、固结快剪固结后不排水、慢剪排水不能精确控制排水。可精确控制排水阀门实现不固结不排水剪UU、固结不排水剪CU、固结排水剪CD。现场快速剪切基本属于不排水条件不测孔隙水压力。应力状态剪切面固定剪应力、法向应力分布不均匀主应力方向在剪切过程中旋转。应力状态较均匀属轴对称应力可测定 σ₁、σ₃ 及孔隙水压力变化。假设土体沿十字板旋转形成的圆柱面发生剪切应力状态较复杂按平均抗扭强度计算。测定指标黏聚力 c、内摩擦角 φ总应力或有效应力指标。总应力指标c、φ有效应力指标 c、φ还可测定孔隙水压力系数、应力–应变关系。不排水抗剪强度 su十字板强度其最终结果直接是抗剪强度值。适用土类砂土、粉土、黏性土等对渗透性很低的软黏土快剪结果代表性较差。几乎所有土类尤其适用于黏性土、饱和软土及需要有效应力分析的重要工程。主要适用于饱和软黏土、淤泥、泥炭等难以取样的软弱土层。试验周期快剪很快数十分钟固结快剪、慢剪需固结时间总体较快。UU 较快CU/CD 需固结和剪切控制排水周期长尤其是 CD。现场测试单个测点一般几分钟至十几分钟。主要优点设备简单、操作便捷、成本低、普及率高便于大量常规试验。应力条件接近实际可精确控制排水与量测孔压指标可靠性高。原位测试少受取样扰动影响直接获得软土不排水强度快速经济。主要缺点剪切面人为固定应力分布不均排水条件不易精确控制面积修正麻烦。设备复杂、试样制备要求高、试验周期长、费用高。仅给出 su不能区分 c、φ受土层各向异性、扭转速率影响对硬土、砂砾土不适用。典型应用常规边坡稳定、地基承载力、挡土墙土压力计算的 c、φ 取值。大坝、深基坑、软基处理、地震液化分析等需要有效应力法或精确参数的项目。软土地基上路堤、堤防、基坑的稳定性评价现场快速判定软土强度。三、土质边坡抗剪强度确定根据《水利水电工程边坡设计规范》SL 386—2007附录C对粘性土边坡抗剪强度指标的测定和应用方法可按下表选取3.1 施工开挖和水位降落工况在此工况下宜采用有效应力法和总应力法同时计算抗剪强度最终选取较小的稳定安全系数。3.2 稳定渗流工况采用有效应力指标这里是重灾区看到过不止一次地质章节只列了直剪和固结快剪的总应力指标但稳定渗流工况的安全系数就这么水灵灵出来了。在这里讨论一下用总应力指标代替有效应力指标的问题①对于正常固结的黏土来说一般总应力指标低于有效指标借用会低估强度偏安全但不经济②对于超固结/剪胀土剪切时产生负孔压固结快剪强度可能高于真实有效强度导致不安全。3.3 填筑施工期类比3.1略。
